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ECHA对PFAS的限制,既是危机也是商机!

2023-09-21 13:55

史上涉及面最广的PFAS限制条款的提出大致经历了以下阶段:

  • 20231月,丹麦、德国、荷兰、挪威和瑞典五国向欧洲化学品管理局(European Chemical Agency,以下简称ECHA)提交全氟烷基和多氟烷基物质(Per- and Polyfluoroalkyl Substances,以下简称PFAS)限制议案;
  • 20232月,ECHA官网公布PFAS限制议案;
  • 20233月,ECHA开启了6个月公开协商;

20239月底,公开协商将步入尾声,相关的机构也是在ECHA官网递交自己的意见。截止到目前,ECHA官网公布的评论大概有2000多条,多数是对此次限制议案的不理解与反对。

下面我们就来分析下ECHA这么做到底合不合理?

既然要限制PFAS的使用,定然是经过多方考虑,权衡后做出的决定,那么:什么是PFAS?它被用在哪些领域?有哪些弊端?怎么做更合理?

1、什么是PFAS

对于这个问题的回答,各个国家的生态环境部门没有统一的口径。

ECHA是这么定义的:

图1:PFAS的定义1

即:PFAS被定义为这样一类物质:含有至少一个全氟甲基(CF3-)或亚甲基(-CF2-)碳原子,且没有H/Cl/Br/I附在上面。

这个定义怎么来的呢?是ECHA参照OECD (Organization for Economic Co-operation and Development,经济合作与发展组织对于PFAS作的的定义,而OECDPFAS的定义仅仅是根据化学结构,并未将PFAS有害性质和相关风险考虑进去。(这一点ECHA自己在限制议案中也是做了标注的)

理论上这样的定义带来的直接结果就是:被限制的物质多达10000+。我估计ECHA自己也懵圈儿了:怎么这么多!!!

2、PFAS能应用在哪些领域

10000+的物质能用在哪些领域呢?ECHA自己整理了一张表:

汉化过来大致如下:

1PFAS的主要应用

从表单内容可以看出,被定义的PFAS涉及面非常广,从航空航天,半导体,新能源到衣食住行,医疗领域,几乎涉及到我们生产、生活的方方面面。

ECHA如此大规模的限制PFAS,牵扯范围这么广,定然会对相关行业的供应链,进出口贸易带来极大的影响,另外,替代物的开发所需要的时间和经济成本也同样巨大。但同时也为相关替代品的开发指明了方向。

例如:第四代制冷剂氢氟烯烃类(HFO)物质,ODP值(臭氧破坏潜质)为0,不破坏臭氧层,GWP值(全球变暖潜值)很小,温室效应很低,因此作为CFC类物质的替代物正逐步扩大应用。以HFO-1336mzz(E)(反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯)为例,按照ECHA对于PFAS类物质的定义,它也在此列。但研究表明HFO-1336mzz(E)的大气寿命很短(约为72),且降解的最终产物为碳酰氟(COF2)和氢氟酸(HF),碳酰氟在雨水和海洋的冲刷下生成CO2和氢氟酸3,而相较于地球的存水量而言,氢氟酸(HF)所引起的酸度变化可以忽略不计4

图2: HFO-1336mzz(E)的反应路径3

类似于HFO-1336mzz(E)的含氟气体还有很多,它们是一种高度安全的化合物,被应用在许多领域,这类物质大气寿命很短,几乎不存在蓄积性的问题。

3为什么有部分PFAS要被限制

这要从碳氟键(C-F)的强键合能说起,除了惰性气体,F是元素周期表最右上方的元素,它的原子半径小,电负性大,与碳原子结合,形成了键能很强的碳氟键。结构决定性质,氟碳类化合物的化学惰性,耐辐射,耐温度,耐风化,防油,防水和防污,电惰性,防腐蚀,低摩擦系数和不可燃性等等均来源于此,因此才有了表1列举的方方面面的应用。

但也正是由于氟碳化合物的这些结构特性,导致部分PFAS有以下物性:

  • 持久性(Persistent):它们当中的有一部分在环境中很难降解,从而被称为持久性物质
  • 生物蓄积性(Bioaccumulation) :有一些短链的PFAS通过地球生物链的富集最终在生物体内积聚。
  • 毒性(Toxicity):根据REACH标准,有些积聚的PFAS会对人类健康带来影响,如甲状腺疾病、胆固醇水平升高,免疫毒性等等。

以上3点正是导致部分PFAS被限制使用的原因。

 

    但是这10000+PFAS性质各不相同,到底他们是不是永久性物质,是否有生物蓄积性和毒性以及积蓄后对生态环境和人类健康到底会有怎么样的影响, ECHA并未单独一一识别。需要相关行业机构提供事实依据证明其安全性。

 

4、FDA是怎么限用PFAS的?

以下是FDA的做法,部分原文5摘取如下:

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a diverse group of thousands of chemicals used in hundreds of types of products. PFAS in the environment can enter the food supply through plants and animals grown, raised, or processed in contaminated areas. It is also possible for very small amounts of PFAS to enter foods through food packaging, processing, and cookware.

Because exposure to some types of PFAS have been linked to serious health effects, we are working to better understand PFAS in foods. Since 2019, we have:

  • Advanced testing for PFAS in foods by:
    • Making available the first single lab validated scientific method for testing 16 different types of PFAS in a highly diverse sample of foods.
    • Optimized our testing method for use in processed foods.
    • Extended our testing method from 16 to 30 types of PFAS.
  • Tested nearly 800 samples of foods on the U.S. market.
  • Provided technical assistance to states, including testing over 400 samples from foods (not on the market) grown, raised, or processed in known areas of contamination.
  • Conducted human health assessments for individual PFAS detected in 174 samples, including from foods on the U.S. market and foods tested as part of FDA’s technical assistance to states.
  • Analyzed post-market scientific data on certain short-chain PFAS and based on FDA’s safety concerns, negotiated voluntary market phase-outs with certain PFAS manufacturers, to be completed by December 2023.

In 2023-2024, we will continue to test foods from the general food supply, with the goal of accurately estimating U.S. consumers’ exposure to PFAS from foods. This includes testing TDS samples and at least two targeted sampling assignments—a second seafood survey of filter feeders, such as clams, and other bivalve mollusks, including oysters, mussels, and scallops, and a survey of bottled water. To expedite our testing schedule, we are taking steps to increase our lab capacity.

FDA对PFAS的限制过程经历了如下步骤:

首先,FDA保持了一个科学严谨的态度,对于PFAS的弊端,采取的措辞是:“some types of PFAS”,有些PFAS与健康问题挂钩。对这部分物质的关注,他们也是从19年开始逐步探索的,并没有采取一揽子计划,全面禁止。

其次,FDA对全国1200多个食物样品进行测试,其中与人体健康相关的样品174个。从终端食品入手,经过分析测试,技术迭代不断向前溯源。然后对检测到PFAS的样品进行人体健康评估,论证其危害程度。

最后,FDA持续公布相关的监测信息,对有问题的供应商采取措施。

我们觉得ECHA可以参考FDA的做法,对一些重要行业所涉及的PFAS进行监测,避免一些影响国计民生的行业受到影响。

综上,我们认为:

①ECHA应该在重要领域对PFAS的生产、使用、回收处理等环节进行科学的论证分析;

②到底有多少FPAS被排放到了环境中;

③在环境中,这些PFAS又会经历怎样的过程,是否被降解,有无生物蓄积性,毒性如何,对人体有哪些危害?

通过确立以上标准并通过科学实验来筛选需要被被限制的PFAS。人类社会的发展需要这样科学的态度,否则会造成很多不必要的资源浪费,机会成本是巨大的。

另外ECHA对PFAS的限制也为未来的含氟产品的开发指明了方向:开发末端为CHF2-/CH2F或中间基团为-CHF-的产品。

希望ECHA能够多方参考,调查实验论证,拿出更合理的,针对有害PFAS的限制方案。


参考资料:

1、ANNEX XV RESTRICTION REPORT PROPOSAL FOR A RESTRICTION—Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs)

2、IPCC_AR6_WGI_Chapter_07_

3、Feiyao Qing, Qin Guo, Liang Chen , Hengdao Quan, Junji Mizukado, Chemical Physics Letters. 706 (2018) 93

4、T.J. Wallington, M.P. Sulbaek Andersen, O.J. Nielsen, Chemosphere. 129 (2015) 135.

5、FDA:Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS)

https://www.fda.gov/food/environmental-contaminants-food/and-polyfluoroalkyl-substances-pfas?utm_campaign=National%20Broadcast%20Message%20-%20FDA%20Makes%20Available%20PFAS%20Testing%20Methods%20and%20Results&utm_medium=email&utm_source=Eloqua